JP2007175720A - エキスパンドメタルの製造方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産量を飛躍的に向上できるエキスパンドメタルの製造装置を提供すること。
【解決手段】第１工程では、ワークＷの搬送方向に沿って長尺状のスリットＳを千鳥状に形成するスリット加工ロール３を配置し、第２工程では、ワークＷを幅方向に広げる拡幅ロール５を配置し、第３工程では、ワークＷを圧延する圧延ロール９を配置する。第１工程における上スリット加工ロール３のスリット刃３１と下スリット加工ロールのスリット刃とは、その側面部の角部に形成する刃部どうしを挟み込むことによってスリットＳを形成する。第２工程における上拡幅ロール５には、幅方向の中央部に対して反対方向に傾斜方向を有する傾斜溝５１を形成してワークＷを広げるように案内する。第３行程における上下圧延ロール９は、ワークＷを圧延することによってスリットＳを開口部Ｋに形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池を製造するためのエキスパンドメタルの製造方法と装置に関する。

一般に、エキスパンドメタルは、千鳥状の開口部(ラス)を有して形成されるとともに燃料電池の材料として知られている。この開口部を形成することについては、従来から、特許文献１に示されているように、プレス加工によって行われていた。これによると、板状のワークをワーク搬送装置でプレス機内に搬送し、プレス機内の第１工程では、送り方向に対して直交する方向にスリットを千鳥状に形成している。スリットを形成することによって、ワークがスリットの周りで階段状に形成されるため、その後の工程でワークを圧延してワークが平坦になるように一次圧延加工を行ない、さらに開口部を形成するために二次圧延加工を行ってエキスパンドメタルを形成していた。

さらにこの特許文献１では、ワーク搬送装置を２セット使用して、従来１セットで往復運動することに対して、倍の速度で加工できるように構成している。つまり、ワーク搬送装置は上ジョーと下ジョーとを備えてワークを上下で把持して搬送工程を行い、所定のストロークを搬送した後、上ジョーと下ジョーはワークを把持解除して戻り工程を行うように構成されていた。このワーク搬送装置を２セット使用することにより、一方のワーク搬送装置でワークを所定ストローク搬送し、ワーク搬送装置の戻り工程の間に他方のワーク搬送装置でワークを搬送させるように構成していた。そのため、高速運転が可能となっていた。
特開２００３−３１１３５０公報（５〜６頁、図４参照）

しかし、特許文献１に示される従来の製造方法においては、プレス機で高速で加工されるものの、ワークを長尺方向に移動させながらスリット加工され、後工程で移動方向にワークを引っ張ってラスを形成するため、製造スピードに限界を生じてきた。また、近年、燃料電池の生産量が大幅に増加することになって、プレス機で加工する現状のエキスパンドメタルの製造方法ではその生産量に追いつくことができなくなってきた。そのため、エキスパンドメタルの生産性を飛躍的に向上できる方法が新たに要望されていた。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、生産性を大幅に向上できるエキスパンドメタルの製造方法と装置を提供することを目的とする。

本発明に係るエキスパンドメタルの製造方法と装置は、
請求項１記載の発明では、連続的に送給されたワークが、千鳥状にスリットを形成するスリット形成工程、前記スリットを前記ワークの上下面で圧延する圧延工程、を経て、前記スリットを多数の開口孔に形成するエキスパンドメタルの製造方法であって、
前記スリット形成工程が、連続回転する回転体によって送り方向に沿って長尺に形成されるとともに、前記圧延工程が連続する回転体によって圧延され、さらにスリット形成工程と圧延工程との間に、連続回転可能な回転体によってスリット加工されたワークを幅方向に対して広げる拡幅形成工程を含むことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明では、前記拡幅形成工程では、前記ワークが上下面で圧延されるとともに、前記ワークの幅方向中心に対して左右方向に広がるように案内されて搬送されることを特徴としている。

請求項３記載の発明では、連続的に送給されたワークが、千鳥状にスリットを形成するスリット形成工程、前記スリットを前記ワークの上下面で圧延する圧延工程、を経て、前記スリットを多数の開口孔に形成するエキスパンドメタルの製造装置であって、
前記スリット形成工程には、送り方向に長尺のスリットを形成するための刃部を備えたスリット加工ロールを備え、前記圧延工程にはスリットを圧延する圧延ロールを備え、前記スリット加工ロールと前記圧延ロールとの間には、前記ワークを幅方向に対して広げる拡幅形成手段を備えて構成することを特徴とするものである。

請求項４記載の発明では、前記拡幅形成手段が、傾斜溝を有してワークを挟持する拡幅ロールを備えていることを特徴としている。

請求項５記載の発明では、前記拡幅ロールは、前記ワークの幅方向に対して左右一対配置されるとともに、それぞれの拡幅ロールの傾斜溝の傾斜方向はお互いに反対方向に形成されていることを特徴としている。

請求項６記載の発明では、前記拡幅ロールは、前記拡幅ロールの幅方向中心に対して傾斜方向が反対方向の傾斜溝を対称的に形成していることを特徴としている。

本発明のエキスパンドメタルの製造方法によれば、ワークは連続回転する回転体によってスリット形成工程、拡幅形成工程、圧延工程を経て多数の開口部を千鳥状に形成するエキスパンドメタルとして製造することができる。スリット形成工程ではワークに形成されるスリットは送り方向に沿って長尺状に形成され、このスリットを拡幅形成工程でワークの幅方向に広げることによって開口部を形成することができる。そして、圧延工程でワークを平坦状に形成することになる。この各工程においては、すべて連続回転する回転体によって行われることから、加工速度を向上して、エキスパンドメタルの生産量を飛躍的に向上することができる。

また、本発明のエキスパンドメタルの製造装置によれば、スリット形成工程では、スリットを送り方向に沿って長尺となるような刃部を備えたロール体を有し、拡幅形成手段では、幅方向の中心部に対して左右に広がることができる傾斜溝を有するロール体を有し、圧延工程では、連続回転するロール体を有していることから、すべてのロール体を高速で連続回転させることができる。

また、スリットが送り方向に沿って長尺状に形成され、形成されたスリットを幅方向に広げることによって開口部を形成することができることから、スリット形成工程におけるロール体に予め千鳥状の刃部を形成することによって、ワークを連続的に搬送することができる。

さらに、拡幅形成工程には、傾斜溝を有するロールを備えるとともに該傾斜溝の傾斜方向がワークの幅方向の中心部に対して左右反対方向に形成されている。これによってワークはロールの連続回転で搬送されるとともに幅方向に広がるように案内される。この傾斜溝を形成するロールは、１個のロールで幅方向の中心部からそれぞれ反対の傾斜方向を有する傾斜溝に形成してもよく、またワークの幅方向に対して傾斜溝の傾斜方向がそれぞれ反対方向に形成されたロールを一対配置してもよい。

次に、本発明の一形態によるエキスパンドメタル製造装置（以下、装置という）を図面に基づいて説明する。

図１は、装置１の平面図を示すものであり、長尺のワークＷを長尺方向に搬送して多数の開口部Ｋを形成するエキスパンドメタルＥとして加工する状態を示している。この図においてワークＷは、左側から右側に搬送される。

装置１は、第１工程Ｍ１、第２工程Ｍ２、第３工程Ｍ３を含んでいる。それぞれの各工程ではワークＷを挟持して搬送する上下一対の回転体が配置されている。第１工程Ｍ１は、ワークＷの搬送方法に沿って長尺状のスリットＳを形成するスリット形成工程であり、図２〜４に示すように、ワークＷを上下面で挟持する一対のスリット加工ロール３、４が、軸心をワークの送り方向に対して直交する方向にして配置されている。ワークＷの上側に配置された上スリット加工ロール３は、図２に示すように、回転方向に沿って長尺状に形成されたスリット刃３１が千鳥状に並列して配置されている。このスリット刃３１は下面と一方の側面との角部が刃部として形成されている。

一方、ワークＷの下方に配置された下スリット加工ロール４は、上スリット加工ロール３のスリット刃３１と同様に形成されたスリット刃４１を有している。このスリット刃４１は、上スリット加工ロール３のスリット刃３１の刃部（一方の角部）との間でワークＷを切断するために、図３に示すように、上スリット加工ロール３のスリット刃３１に対して円周方向に交互に配置され、また、図４に示すように、幅方向に対して略１個分位置ずれした位置に対向して配置されている。

第２工程Ｍ２は、ワークＷを幅方向に広げる拡幅形成工程であり、図５〜６に示すように、上下一対の拡幅ロール５、６が、軸心をワークＷの送り方向に対して直交する方向にして配置されている。この拡幅ロール５、６は、ワークＷを幅方向に広げるように案内するとともにワークＷを圧延できるように配置されている。ワークＷの上側に配置された上拡幅ロール５には、ワークＷを拡幅状に広げるような傾斜溝５１が形成されている。実施形態における上拡幅ロール５は、図５に示すように、ワークＷの幅より大きい寸法の幅を有する１個のロール体であり、傾斜溝５１は上拡幅ロール５の幅方向の中心位置から左右方向に右傾斜溝５１ａ、左傾斜溝５１ｂに分かれて形成されている。

この傾斜溝５１は、単に傾斜された溝でもよく、また螺旋状に形成された複数条の溝であってもよい。下拡幅ロール６には、上拡幅ロール５と同様の傾斜溝を形成してもよいが、ワークＷに対してすべりを生じさせるものであれば、特に限定するものではなく、実施形態では、図６に示すように、傾斜溝を形成していない無地のロール体にして滑りやすく形成している。なお、下拡幅ロール６に傾斜溝を形成する場合には、上拡幅ロール５に形成された傾斜溝５１と一致する位置で下拡幅ロール６をセットすることが望ましい。

また、実施形態においては、設定された開口率の開口部Ｋに形成するために上拡幅ロール５と下拡幅ロール６を一対にしたものを送り方向に複数セット（３セット）並列して配置している。この拡幅ロール５の数は１セットでもよく、また、複数セットであれば３セット以外でもよい。なお、拡幅ロール５を複数セットで配置する場合、最終の拡幅ロール５は、仕上げ用として、溝でなくスリットＳに挿入できる突起部を設けるようにしてもよい。この場合、この突起部は、突起部がスリットＳに突入してから抜け出るまでの間に、ワークＷの端部方向に向かって傾斜するように形成されるとともに、突起部はわずかに開口されたスリットＳの位置に合わせて千鳥状に形成されることとなる。

さらに、拡幅ロールは、図７に示すように、ワークＷの両縁に配置された分割されたロール体であってもよい。それぞれの拡幅ロールにおいて、送り方向に沿って右縁に配置された上拡幅ロール７Ａには、右側方向に傾斜された右傾斜溝７１ａが形成され、左側に配置された上拡幅ロール７Ｂには、左側方向に傾斜された左傾斜溝７１ｂが形成されている。下拡幅ロール８は、前述の形態と同様、傾斜溝を形成してもよく、また傾斜溝を形成しない無地のロール体でもよい。さらに開口部Ｋの開口率に合わせて、１セットで配置してもよく、また複数セットで配置してもよい。

第３工程Ｍ３は、ワークＷを圧延して開口部Ｋを形成する圧延工程であり、図８に示すように、上下一対の圧延ロール９、１０が、軸心をワークＷの送り方向に対して直交する方向にして配置されている。この圧延ロール９、１０は、その表面が、製品の形状に合わせて形成されるものであり、圧延可能に形成されていれば特に限定するものではない。実施形態ではいずれも無地のロール体で形成されている。

次に、上記のように構成された装置１の作用について説明する。

ワークＷは図示しない搬送装置により連続回転で搬送される。各工程に配置されたそれぞれのロールは図示しない駆動部（モータまた刃サーボモータ）により高速で回転されている。図１に示すように、ワークＷが第１工程Ｍ１に搬送されると、上スリット加工ロール３と下スリット加工ロール４によってスリットＳが形成される。この際、上スリット加工ロール３のスリット刃３１と下スリット加工ロール４のスリット刃４１の側面の角部に刃部が形成されていることから、ワークＷは両刃部で挟まれることによってスリットＳが形成される。このことは、上スリット加工ロール５と下スリット加工ロール６とを連続回転させるだけでよい。つまり、従来のようにプレス機で打ち抜くことによって間欠回転を構成することがないから、加工速度を早くすることができる。

スリットＳが形成されたワークＷは、第２工程Ｍ２を通過することによってワークＷの幅方向が広げられるとともに圧延される。つまり、ワークＷの幅方向中央部位より右側の部位においては、上拡幅ロール５に形成された右傾斜溝５１ａに案内されて右側に拡張され、ワークＷの幅方向中央部位より左側の部位においては、上拡幅ロール５に形成された左傾斜溝５１ｂに案内されて左側に拡張される。従って、ワークＷが１個の上拡幅ロール５を通過するごとに拡幅され、さらに圧延されることによってスリットＳは平坦状に形成されて徐々に開口される。この上拡幅ロール５（下拡幅ロール６も含む）を複数配置することによってスリットＳの開口量は大きくなり所定の開口率に近づくことになる。

第３工程Ｍ３では、上下の圧延ロール９、１０が所定のロール圧を有してワークＷを圧延することになるから、スリットＳが第３工程Ｍ３を通過することによって、ワークＷは完全に平坦状に形成されて開口部Ｋを所定の開口率で形成することになる。これによってエキスパンドメタルＥを形成することになる。

上記のように、実施形態の装置１によれば、上下の圧延ロール９、１０はもとより、ワークＷに形成するスリットＳを、刃部（スリット刃３１、４１）を有する回転体（上下のスリット加工ロール３、４）によって送り方向に沿って長尺状に形成するとともに、第２工程Ｍ２に配置された上下の拡幅ロール５、６を回転体による構成とすることから、図示しない駆動モータの回転をそのまま伝達するか、あるいは減速比を少なくして回転を伝達することができ高速運転を可能にすることができる。

また、第２工程Ｍ２における拡幅ロール５、６に、ワークＷの両端部を幅方向に広げるように案内する傾斜溝５１を形成することから、高速の流れを妨げることなくエキスパンドメタルＥを形成することができる。

従って、本装置１を提供することによって、エキスパンダメタルＥの飛躍的な生産量の増加を見込めることになる。

なお、本発明のエキスパンドメタルの製造装置は上記の形態に限定するものではない。例えば、第２工程に配置される各幅手段がワークを幅方向に広げるものであれば、傾斜溝を形成するものでなくてもよい。

本発明の一形態によるエキスパンドメタルの製造装置を示す簡略平面図である。 図１におけるスリット加工ロールを示す斜視図である。 図１における上下のスリット加工ロールの配置状態を示す正面断面図である。 同側面図である。 図１における上拡幅ロールを示す斜視図である。 図１における上下の拡幅ロールの配置状態を示す正面断面図である 別の形態の拡幅ロールの配置状態を示す一部平面図である。 図１における上下の圧延ロールの配置状態を示す正面断面図である。

符号の説明

Ｗ、ワーク
Ｅ、エキスパンドメタル
Ｋ、開口部
Ｍ１、第１工程
Ｍ２、第２工程
Ｍ３、第３工程
Ｓ、スリット
１、装置（エキスパンドメタル製造装置）
３、上スリット加工ロール
３１、スリット刃
４、下スリット加工ロール
４１、スリット刃
５、上拡幅ロール
５１、傾斜溝
６、下拡幅ロール
７、上拡幅ロール
８、下拡幅ロール
９、上圧延ロール
１０、下圧延ロール

Claims (6)

1. 連続的に送給されたワークが、千鳥状にスリットを形成するスリット形成工程、前記スリットを前記ワークの上下面で圧延する圧延工程、を経て、前記スリットを多数の開口孔に形成するエキスパンドメタルの製造方法であって、
   前記スリット形成工程が、連続回転する回転体によって送り方向に沿って長尺に形成されるとともに、前記圧延工程が連続する回転体によって圧延され、さらにスリット形成工程と圧延工程との間に、連続回転可能な回転体によってスリット加工されたワークを幅方向に対して広げる拡幅形成工程を含むことを特徴とするエキスパンドメタルの製造方法。
2. 前記拡幅形成工程では、前記ワークが上下面で圧延されるとともに、前記ワークの幅方向中心に対して左右方向に広がるように案内されて搬送されることを特徴とする請求項１記載のエキスパンドメタルの製造方法。
3. 連続的に送給されたワークが、千鳥状にスリットを形成するスリット形成工程、前記スリットを前記ワークの上下面で圧延する圧延工程、を経て、前記スリットを多数の開口孔に形成するエキスパンドメタルの製造装置であって、
   前記スリット形成工程には、送り方向に長尺のスリットを形成するための刃部を備えたスリット加工ロールを備え、前記圧延工程にはスリットを圧延する圧延ロールを備え、前記スリット加工ロールと前記圧延ロールとの間には、前記ワークを幅方向に対して広げる拡幅形成手段を備えて構成することを特徴とするエキスパンドメタルの製造装置。
4. 前記拡幅形成手段が、傾斜溝を有してワークを挟持する拡幅ロールを備えていることを特徴とする請求項３記載のエキスパンドメタルの製造装置。
5. 前記拡幅ロールは、前記ワークの幅方向に対して左右一対配置されるとともに、それぞれの拡幅ロールの傾斜溝の傾斜方向はお互いに反対方向に形成されていることを特徴とする請求項４記載のエキスパンドメタルの製造装置。
6. 前記拡幅ロールは、前記拡幅ロールの幅方向中心に対して傾斜方向が反対方向の傾斜溝を対称的に形成していることを特徴とする請求項４記載のエキスパンドメタルの製造装置。

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